Remoção de hormônios estrona, 17ß-estradiol e estriol em solução presentes em resíduos de matrizes de suínos utilizando materiais adsorventes alternativos

Abstract

O presente estudo teve como objetivo investigar o uso dos materiais alternativos casca de arroz e casca de soja, como biossorventes, no tratamento dos hormônios estriol, 17?-estradiol e estrona, presentes nos resíduos gerados nas atividades de suinocultura, por meio da adsorção em batelada. Para a quantificação dos hormônios foi utilizada a cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC-UV), por método validado de acordo com a ANVISA e o INMETRO. As biomassas apresentaram grupos funcionais característicos de celulose, hemicelulose, lignina e proteína, com superfície amorfa, fibrosa e porosa, composto principalmente por mesoporos. O processo de adsorção apresentou vantagens com biomassa in natura, solução sem ajuste de pH, granulometria mista dos adsorventes, bateladas a 100 rpm, e adsorções beneficiadas em menores temperaturas. Os tempos de equilíbrio foram de 60 minutos para a estrona, com bom ajuste pelo modelo cinético de pseudo-primeira ordem, e 120 minutos para o estriol e 17? -estradiol, com ajuste pelos modelos de pseudo-primeira ordem para o estriol em casca de arroz, e pseudo-segunda ordem para estriol em casca de soja, bem como o modelo de pseudo-segunda ordem para 17? -estradiol, em ambos os adsorventes. Em sistema monocomponente, as isotermas de adsorção foram mais bem representadas pelo modelo de Lagmuir, atingindo quantidade máxima adsorvida de 2,698 mg g-1 e 2,590 mg g-1 para a estrona, 2,268 mg g-1 e 2,245 mg g-1 para o 17?-estradiol e 0,979 mg g-1 e 0,856 mg g-1 para o estriol, em casca de arroz e casca de soja, respectivamente. Em sistema multicomponente, as cinéticas foram mais bem ajustadas pelo modelo de pseudo-primeira ordem, e no estudo de equilíbrio as isotermas não apresentaram ajuste aos dados experimentais pelos modelos ternários, indicando que não houve competição entre os hormônios. A análise termodinâmica mostrou reações favoráveis e espontâneas, com aumento do grau de liberdade na maioria das reações realizadas. As reações foram exotérmicas para a estrona e o estriol, e endotérmicas para o 17?-estradiol. A adsorção do efluente real apresentou bons resultados, sugerindo a boa aplicabilidade dos biosorventes no tratamento de micropoluentes em sistemas convencionais (esterqueira), com poucas alterações no adubo aplicado como fertilizante

The objective of the presente study was to investigate the use of alternative materials, rice husks and soybean hulls, as biosorbents, in the treatment of estriol, 17?-estradiol and estrone hormones, present in residues generated by swine activities, using batch adsorption. For the quantification of hormones high performance liquid chromatography (HPLC-UV) was used by a method validated according to ANVISA and INMETRO.The biomasses presented functional groups of cellulose, hemicellulose, lignin and protein, with amorphous, fibrous and porous surface, composed mainly of mesopores. The adsorption process showed advantages with in natura biomass, solution without pH adjustment, mixed granulometry of adsorbents, batches at 100 rpm, and adsorption was favored at lower temperatures. The equilibrium times were 60 minutes for estrone, which was well adjusted by the kinetic model of pseudo-first order, and 120 minutes for estriol and 17?-estradiol, adjusted by the models of pseudo-first order for estriol in rice husks, and pseudo-second order for estriol in soybean hull, as well as the pseudo-second order model for 17?-estradiol in both adsorbents. In a monocomponent system, the adsorption isotherms were better represented by the Lagmuir model, and obtained a maximum adsorbed amount of 2,698 mg g -1 and 2,590 mg g-1 for estrone, 2,268 mg g-1 and 2,245 mg g-1 for the 17?-estradiol and, 0.979 mg g-1 and 0.856 mg g-1 for estriol, in rice husk and soybean hull, respectively. In a multicomponent system, the kinetics were better adjusted by the pseudo-first order model, and in the equilibrium study the isotherms did not present any adjustment to the experimental data by the ternary models, indicating that there was no competition between the hormones. The thermodynamic analysis presented favorable and spontaneous reactions, with an increase of liberty degree in the majority of reactions. The reactions were exothermic for estrone and estriol, and endothermic for 17?-estradiol.The adsorption presented good results in real effluent, suggesting the good applicability of the biosorbents in the treatment of micropollutants in conventional systems (stored pig slurry), with few changes in the manure applied as a fertilizer